IC封装制程与CAE应用(第三版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• IC封装
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• 先进封装
• 可靠性分析
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　　本书除了对IC封装类型、材料、制程、新世代技术有深入浅出的介绍外，针对电脑辅助工程(Computer-Aided Engineering，CAE) 的应用有更详细的描述；从IC封装制程(晶圆切割、封胶、联线技术..)、IC元件的介绍(PLCC、QFP、BGA..)、MCM等封装技术到CAE工程分析应用在IC封装，能使读者在IC封装制程的领域有更多的收获！本书适合大学、科大电子、电机系"半导体制程"课程或相关业界人士及有兴趣之读者使用。

本书特色

　　1.提供一完整IC封装资讯的中文图书。

　　2.提供IC封装产业及其先进封装技术的学习。

　　3.使读者了解CAE工程在IC封装制程的相关应用。

　　4.适用于大学、科大电子、电机系「半导体制程」课程或相关业界人士及有兴趣之读者。

《半导体封装技术进展与未来趋势》 内容简介 本书深入探讨了当前半导体封装领域的前沿技术、关键挑战以及未来的发展方向。全书结构严谨，内容涵盖了从传统封装技术到先进封装架构的广泛议题，旨在为行业工程师、研究人员以及高等院校师生提供一本全面、深入且富有洞察力的参考书。 第一部分：封装技术基础与材料科学 本部分首先回顾了半导体封装的历史演变，重点阐述了摩尔定律在封装层面的挑战与应对策略。 第一章：封装基础理论与材料体系 详细介绍了封装的基本物理原理，包括热管理、机械应力分析以及电学性能要求。重点剖析了当前主流封装材料的特性及其适用范围，包括： 引线键合材料： 介绍了金、铜、铝等不同金属丝的力学性能、电学特性及其在高速信号传输中的局限性。讨论了超声波能量控制在保证键合质量中的关键作用。 塑封材料（EMC）： 深入分析了环氧塑封料的固化机理、热膨胀系数（CTE）匹配的重要性，以及在潮湿敏感性（MSL）测试中材料选择的关键考量。 封装基板材料： 区分了有机基板（BT树脂、Polyimide）与无机基板（如陶瓷、硅基板）的性能差异，特别关注了高频应用中对低损耗材料（Low-Loss Material）的需求，如Ajinomoto Build-up Film (ABF) 的发展脉络。 介电与缓冲材料： 探讨了在倒装芯片（Flip Chip）结构中，使用环氧底部填充胶（Underfill）的目的、流变学特性以及如何优化填充效率以消除空洞。 第二章：先进封装的驱动力与关键指标 本章分析了系统级集成（System Level Integration, SLI）对封装技术提出的新要求，特别是异构集成（Heterogeneous Integration）的背景。讨论了衡量封装性能的关键指标： I/O 密度与间距（Pitch）： 分析了从引线键合到微凸点（Micro-bump）阵列的演进，及其对良率和成本的影响。 热设计功耗（TDP）与热阻： 详细讲解了热阻的计算模型，从结到壳（$R_{ heta JC}$）和从结到环境（$R_{ heta JA}$），并对比了不同的热界面材料（TIM 1 和 TIM 2）的热导率及其在实际应用中的选择标准。 可靠性工程： 深入阐述了封装结构在温度循环（TCN）、高低温存储（HTS）、以及湿气敏感性等级（MSL）等标准下的失效模式分析，特别是对BGA和CSP器件的疲劳寿命预测。 第二部分：主流封装技术深度解析 本部分聚焦于当前产业中应用最为广泛且技术迭代最快的封装技术。 第三章：引线键合（Wire Bonding）技术的精进 尽管是传统技术，引线键合仍在持续优化。本章详细描述了： 超细线键合： 针对高密度I/O需求，探讨了20微米甚至更细铜线的应用挑战，包括金丝和铜丝在不同气氛下的键合工艺窗口。 倒装芯片技术（Flip Chip Bonding）： 全面解析了基于焊锡凸点（Solder Bump）的连接技术。内容涵盖了焊锡球的合金选择（如SAC体系）、回流焊曲线的优化、以及凸点阵列设计（Area Array Design）对热应力和电学性能的影响。重点区分了Pb-free与含铅工艺的差异。 非导电胶连接（NCP/NCF）： 探讨了无需传统焊锡球的直接芯片连接技术，分析其在微小间距应用中的优势与工艺控制难点。 第四章：先进封装的突破：2.5D与3D集成 这是当前半导体封装领域最具战略意义的部分。 2.5D 硅中介层（Interposer）技术： 详细介绍了硅中介层在实现多个芯片（如GPU/HBM堆栈）并排连接中的作用。内容包括中介层的TSV（Through-Silicon Via）制造工艺（深孔刻蚀、TSV填充），以及如何通过光刻、薄化（Thinning）和晶圆键合（Bonding）技术实现高密度互连。 3D 堆叠（3D Stacking）： 聚焦于垂直集成，特别是针对存储器（如HBM/V-NAND）和逻辑芯片的堆叠。深入分析了混合键合（Hybrid Bonding）技术，这是实现极小间距（亚微米级）和高I/O数量的关键，包括直接金属-金属接触的形成机制与表面准备工艺。 扇出型封装（Fan-Out）： 详细对比了扇出晶圆级封装（FOWLP）和扇出面板级封装（FOPLP）。着重分析了重构晶圆（Reconstitution Wafer）的制作流程、模塑（Molding）过程中的应力管理，以及如何利用重布线层（RDL）实现更灵活的I/O布局。 第三部分：封装的可靠性、测试与制造优化 第五章：封装过程中的质量控制与测试 本章探讨了如何确保封装产品的长期可靠性和功能性。 失效分析（Failure Analysis, FA）： 介绍了非破坏性测试（如X-Ray, C-Mode Scanning Acoustic Microscopy (CSAM)）和破坏性测试（如Decapping, FIB Cross-sectioning）在识别封装缺陷中的应用。 封装测试与量测： 讨论了晶圆级测试（Wafer Level Test）与封装后测试（Post-Package Test）的策略差异，以及如何利用高精度量测技术（如激光共聚焦显微镜）来监控键合点的形貌和尺寸。 第六章：制造挑战与未来展望 本章展望了封装技术在特定应用领域的突破： 异构集成与Chiplet 架构： 探讨了在不同制造工艺节点（Node）下生产的Chiplet如何通过先进封装技术有效集成，实现系统的功能扩展。分析了互连协议（如UCIe）在封装层面的实现挑战。 新兴材料与工艺： 讨论了在更高频率（如毫米波通信）应用中对超薄封装、透明封装以及柔性封装（Flexible Packaging）材料的探索，例如聚合物基底和薄膜封装技术的应用前景。 全书强调理论与实践相结合，通过丰富的案例分析和工艺流程图解，旨在帮助读者建立对现代半导体封装复杂系统的全面认知。

1 前　言
1-1　封装的目的[1]1-1
1-2　封装的技术层级区分1-2
1-3　封装的分类1-4
1-4　IC封装技术简介1-4
1-5　IC封装的发展[4]1-5

2 IC封装制程
2-1　 晶圆切割(Wafer Saw)2-1
2-2　晶片黏结2-3
2-3　联线技术2-5
2-3-1　打线接合(Wire Bonding)2-6
2-3-2　卷带自动接合(Tape Automated Bonding，TAB)[6][7]2-11
2-3-3　覆晶接合(Flip Chip，FC)2-13
2-4　封胶(Molding)2-15
2-5　剪切 / 成型(Trim/Form)2-17
2-6　印字(Mark)2-18
2-7　检测(Inspection)2-19

3 IC元件的分类 / 介绍
3-1　封装外型标准化的机构[1]3-1
3-2　IC元件标准化的定义3-4
3-2-1　依封装中组合的IC晶片数目来分类3-4
3-2-2　依封装的材料来分类3-4
3-2-3　依IC元件与电路板接合方式分类3-6
3-2-4　依引脚分佈型态分类3-7
3-2-5　依封装形貌与内部结构分类3-9
3-3　IC元件的介绍3-11
3-3-1　DIP3-11
3-3-2　SIP3-13
3-3-3　PGA3-14
3-3-4　SOP3-14
3-3-5　SOJ3-15
3-3-6　PLCC3-15
3-3-7　QFP3-16
3-3-8　BGA3-17
3-3-9　FC3-17

4 封装材料的介绍
4-1　封胶材料4-1
4-1-1　陶瓷材料4-1
4-1-2　固态封模材料(Epoxy Molding Compound，EMC)[1][2]4-2
4-1-3　液态封止材料(Liquid Encapsulant)[3]4-6
4-1-4　封装材料市场分析与技术现况[4]4-9
4-2　导线架4-10
4-2-1　导线架的材料[5][6]4-11
4-2-2　导线架的制造程序4-12
4-2-3　导线架的特性与技术现况[7]4-17
4-3　基　板4-18
4-3-1　基板的材料[8]4-19
4-3-2　基板的制造程序[7][8]4-20
4-3-3　基板的特性与技术现况[4][7]4-23

5 新世代的封装技术
5-1　MCM (Multi-Chip Module)5-1
5-1-1　多晶片模组的定义与分类5-3
5-1-2　多晶片模组的发展现况5-7
5-2　LOC (Lead-on-Chip)5-7
5-2-1　LOC的封装方式5-8
5-2-2　LOC封装的制程5-9
5-3　BGA (Ball Grid Array)5-11
5-3-1　BGA的定义、分类与结构5-12
5-3-2　BGA的优异性5-18
5-3-3　技术趋势和未来发展5-20
5-4　FC (Flip Chip)5-21
5-4-1　凸块接点制作5-24
5-4-2　覆晶接合5-33
5-4-3　底部填胶制程(Underfill)5-35
5-5　CSP (Chip Scale Package)5-37
5-5-1　CSP的构造5-38
5-5-2　CSP的制作方法5-40
5-5-3　CSP的特性5-42
5-5-4　CSP的发展现况5-44
5-6　COF(Chip on Flex or Chip on Film)5-46
5-6-1　COF的优点5-47
5-6-2　COF的缺点5-49
5-6-3　COF的现况与发展5-49
5-7　COG(Chip on Glass)5-50
5-7-1　驱动IC构装技术的介绍5-51
5-7-2　COG技术应用的关键材料5-52
5-7-3　目前COG的发展课题5-58
5-7-4　未来展望5-61
5-7-5　结论5-63
5-8　三次元封装 (3 Dimensional Package)5-63
5-8-1　三次元封装的特色及封装分类5-64
5-8-2　三次元封装技术的介绍5-70
5-8-3　三次元封装技术的应用和发展5-72

6 IC封装的挑战 / 发展
6-1　封装缺陷的预防6-1
6-1-1　金线偏移问题6-1
6-1-2　翘曲变形问题6-3
6-1-3　其他封装缺陷6-4
6-2　封装材料的要求和技术发展6-6
6-2-1　黏晶材料6-7
6-2-2　封胶材料[2][3]6-7
6-2-3　导线架、基板的技术发展[6]6-12
6-3　散热问题的规划[7][8][9][10]6-14
6-3-1　IC热传基本特性6-15
6-3-2　IC热阻量测技术与应用6-17
6-3-3　散热片(Heat Sink)的应用6-24
6-3-4　热管(Heat Pipe)的应用6-32
6-3-5　印刷电路板(PCB)之散热技术6-34
6-3-6　新型散热技术之发展6-43
6-3-7　3组不同封装型态的高密度元件热传改善探讨6-45
6-3-8　结　论6-50

7 CAE在IC封装制程的应用
7-1　CAE简介7-2
7-2　CAE的理论基础7-2
7-3　封装制程的模具设计7-4
7-4　封装制程的模流分析[7][8][9]7-4
7-5　封装制程的可靠度分析7-10
7-5-1　热应力与温度分佈的探讨7-10
7-5-2　金线偏移的预测7-10
7-5-3　翘曲变形的分析[14]7-15
7-5-4　钖球疲劳寿命的计算[15][16]7-21
7-5-5　钖球裂纹成长的分析7-24
7-5-6　覆晶底胶(Underfill)充填分析7-25
7-6　CAE工程分析应用在IC封装制程的案例介绍7-30
7-6-1　模流分析案例I：SAMPO_BGA 436L [9]7-30
7-6-2　模流分析案例II：SPIL_BGA 492L [9][36]7-37
7-6-3　模流分析案例III：SPIL_QFP 208L [9]7-46
7-6-4　金线偏移分析案例：SPIL_BGA 492L [9][36]7-55
7-6-5　翘曲变形分析案例：SAMPO_BGA 436L [14]7-58
7-6-6　翘曲变形分析案例：FCBGA7-71
7-6-7　疲劳寿命分析案例7-79
7-6-8 无铅钖球在温度循环试验下之可靠度评估7-83
7-6-9　Underfill分析案例I：钖球数量和凸块配置对充填流动的探讨7-95
7-6-10　Underfill分析案例II7-113
7-7　结　论7-130

8 电子封装辞汇
8-1　专业术语8-1

A IC导线架之自动化绘图系统
A-1　软体简介附A-1
A-2　佈线区域理论和参数化附A-2
A-2-1　佈线区域理论附A-2
A-2-2　佈线区域参数化附A-3
A-3　自动规划佈线区域之准则附A-4
A-3-1　主区域的选取与搜寻附A-5
A-3-2　内引脚端点位置的搜寻与计算附A-6
A-3-3　次区域的规划附A-7
A-3-4　金线之计算与绘制附A-8
A-4　案例研究附A-9
A-4-1　DIP 24 pins附A-10
A-4-2 QFP型附A-17
A-5　研究成果附A-22
A-6　未来展望附A-23

B 金线偏移分析软体
B-1　软体简介附B-1
B-2　CAE分析资料的汇入附B-3
B-3　金线资料的输入附B-4
B-3-1　金线材料性质的定义附B-4
B-3-2　模穴参考几何中心的定义附B-5
B-3-3　金线几何座标的输入附B-7
B-3-4　Fit Curve的绘制附B-9
B-3-5　实际金线偏移量的输入和显示附B-11
B-4　金线偏移量的计算附B-13
B-4-1　CAE网格资料的撷取附B-14
B-4-2　Gapwise Information附B-14
B-4-3　Calculated Information附B-15
B-4-4　金线偏移量的计算结果附B-16
B-4-5　撷取网格位置的显示附B-16
B-4-6　Circular Arch公式解的计算附B-18
B-5　分析结果的整合与汇出附B-18
B-5-1　ANSYS Log档的输出附B-18
B-5-2　金线偏移趋势的绘出附B-21
B-6　未来展望附B-22

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看到《IC封装制程与CAE应用(第三版)》的消息，我简直太兴奋了！作为一名在封测行业打拼多年的工程师，我深知封装技术和CAE应用在我们日常工作中的重要性。随着半导体技术的飞速发展，IC封装已经从简单的保护器件，演变成了集成多芯片、实现高性能、高密度封装的关键技术。我一直在寻找一本既能全面覆盖最新封装制程，又能深入讲解CAE应用的权威书籍，而这一版似乎正是我苦苦寻找的。 我尤其期待在CAE应用部分，能够看到更详尽的关于可靠性仿真的内容。比如，在高加速寿命测试（HALT）和高加速应力测试（HASS）中，CAE如何帮助我们预测潜在的失效模式？在应对复杂的热应力、机械应力以及湿气渗透等问题时，CAE又扮演了怎样的角色？此外，对于一些新兴的封装技术，如扇出封装（Fan-Out）、CoWoS、InFO等，它们在设计和制程中都有哪些独特的CAE挑战？如果书中能够提供一些具体的仿真流程、参数设置的建议，甚至是针对不同封装类型失效机理的仿真案例分析，那对我来说将是无价的。我希望能通过这本书，进一步提升自己在CAE领域的专业能力，更好地为产品开发和制程优化做出贡献。

评分☆☆☆☆☆

《IC封装制程与CAE应用(第三版)》这本书，对我们这些在IC设计、制造、封测一线打拼多年的工程师来说，绝对是一本不可或缺的宝典。我记得我刚入行的时候，封装这块很多知识都得靠老前辈一句一句地传授，很多细节都是靠自己慢慢摸索。当时的CAE工具也远不如现在这么强大，很多复杂的物理现象，我们只能靠经验去判断。随着技术的发展，封装的复杂度呈几何级数增长，从传统的QFP、BGA，到现在的WLCSP、SiP、3D封装，每一种都有其独特的设计和制程挑战。 尤其是在CAE应用这一块，我一直觉得它能极大地提升我们的设计效率和产品良率。但问题在于，怎么把CAE工具用得恰到好处，用出价值来？这一版的出现，让我充满了期待。我希望它能更深入地讲解各种封装制程的物理原理，比如锡膏印刷、回流焊、固晶、打线、成型等工艺中可能出现的缺陷，以及如何通过CAE来预测和避免这些缺陷。在CAE应用方面，我特别关注它对高级封装技术的仿真能力，比如多芯片异构集成（Heterogeneous Integration）的可靠性分析，以及对于高频信号完整性（Signal Integrity）和电源完整性的仿真。如果能有更细致的案例分享，讲解如何针对具体问题搭建仿真模型，优化参数，并解读仿真结果，指导实际生产，那绝对是太有价值了。

评分☆☆☆☆☆

这本《IC封装制程与CAE应用(第三版)》的出现，可以说正合我意。我在某封装厂工作了几年，一直觉得自己在封装的理论知识上存在一些短板，尤其是对于一些非常规的、或是最新的封装技术，了解得不够深入。CAE的应用更是我的强项短板，虽然知道它很重要，但在实际工作中，常常是靠经验和运气在摸索。很多时候，我们都希望能够通过仿真来提前规避风险，优化设计，但苦于缺乏系统性的指导。 我尤其希望这一版能够更侧重于实际的工程问题解决。比如，在封装过程中，我们经常会遇到翘曲（Warpage）、分层（Delamination）、气泡（Void）等问题，这些问题如何通过CAE来有效预测和分析，并给出具体的解决方案？再者，对于先进的封装技术，例如2.5D/3D封装，其内部的应力分布、热管理以及可靠性评估，都比传统封装要复杂得多。我期待书中能够提供更深入的CAE应用案例，不仅仅是理论的讲解，更能结合实际的生产数据，来验证和优化仿真模型。比如，如何设置更精确的材料模型参数？如何进行网格划分以保证仿真精度？如何解读仿真结果并转化为实际的工艺改进建议？这些都是我们一线工程师非常关心的。

评分☆☆☆☆☆

这本《IC封装制程与CAE应用(第三版)》的书名一出来，我就知道这绝对是值得我深入研读的好书。我个人在半导体业界有几年经验，尤其是在封装设计和制程优化的领域，一直觉得这是一个既有挑战又充满机遇的行业。虽然我在工作中接触了不少封装的相关技术，但总觉得理论基础不够扎实，尤其是在CAE模拟这一块，很多时候都是在摸索和试错。以前看的一些旧版本或者其他资料，可能更新不够及时，无法涵盖当下最新的封装技术，比如一些微间距（Fine Pitch）的封装技术，以及多芯片模组（MCM）的集成难度，这些都需要更先进的CAE工具来辅助设计和验证。 我特别期待第三版在CAE的应用部分，能够有更多针对性的、贴近实际工程应用的案例。比如，在进行热管理仿真时，如何更精确地模拟散热器的效率？在进行应力分析时，如何更准确地评估不同封装材料的可靠性？还有，对于一些新兴的封装技术，如扇入型（Fan-In）和扇出型（Fan-Out）封装，它们在材料选择、应力分布、以及可靠性测试方面有哪些独特的挑战，CAE又扮演了怎样的角色？如果书里能提供一些具体的软件操作指导，甚至是一些常用的仿真脚本示例，那对我们这些一线工程师来说，绝对是如获至宝。希望这一版能在这方面提供更清晰、更实用的指引。

评分☆☆☆☆☆

哇，看到《IC封装制程与CAE应用(第三版)》上市，真的太让人期待了！想当年还在学校的时候，封装这块就一直是很多同学的痛点，理论知识好多，实际操作又觉得雾里看花，很多工程师都是边做边学，或者靠前辈一点点带。我记得当时学CAE的时候，尤其是涉及到封装这种复杂的物理过程，模拟参数的设置、网格的划分、结果的解读，那真的是一门艺术。很多文献都太过于理论化，公式一大堆，但真正想在实际制程中找到应用点，就需要一本既有深度又不失广度的参考书。 听说这一版更新了很多最新的技术和工艺，比如先进的扇出型封装（Fan-Out）、3D封装的一些新进展，还有在高密度互连（HDI）方面的工艺改进。这些都是现在产业界非常关注的热点，也是未来IC封装发展的重要方向。CAE应用方面，我特别好奇会不会加入更多关于可靠性仿真（Reliability Simulation）的内容，像是热应力、机械应力对焊点寿命的影响，以及电迁移（Electromigration）的预测。如果能有更详细的案例分析，能够指导我们在遇到实际问题时，如何运用CAE工具去分析，找到根本原因，提出解决方案，那就太棒了。毕竟，CAE不是万能的，但用得好，绝对是提升产品良率、缩短研发周期的利器。希望这一版能在这方面提供更扎实的指导。